EP0165171A2 - Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler - Google Patents

Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler Download PDF

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EP0165171A2 EP85401101A EP85401101A EP0165171A2 EP 0165171 A2 EP0165171 A2 EP 0165171A2 EP 85401101 A EP85401101 A EP 85401101A EP 85401101 A EP85401101 A EP 85401101A EP 0165171 A2 EP0165171 A2 EP 0165171A2
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turns
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, wire, rods, tubes or like semi-manufactured products by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B21C1/14—Drums, e.g. capstans; Connection of grippers thereto; Grippers specially adapted for drawing machines or apparatus of the drum type; Couplings specially adapted for these drums

Definitions

  • the present invention relates to a wire cooling device for a wire drawing machine.
  • wire cooling devices which are basically of two kinds: indirect cooling devices and direct cooling devices.
  • Indirect cooling consists in cooling, by circulation of liquid, the tools in contact with the wire, that is to say the die and the traction capstan.
  • the residence time of an elementary slice of wire in the die being extremely short, this cooling is very limited.
  • the capstan allows a large number of turns to be stored, thus increasing the contact surface between the hot wire and the cooled capstan. This cooling is therefore more efficient but is limited by its principle of heat exchange on the one hand, and by the purely linear contact between the round wire and the cylindrical capstan on the other hand.
  • Another method consists in spraying the coolant from the outside directly onto the turns of wire accumulated on the capstan, which allows longer exposure of the wire to cooling. Such a process would be effective, but the runoff and centrifugation of liquid and the humid atmosphere surrounding the machine are practically not acceptable.
  • a cooling box in the form of a circular sector and of tubular section, supplied with cooling liquid and arranged in a manner on the one hand, to direct the cooling fluid towards the turns of the wire wound on the capstan, on the other hand, to collect the fluid, after its cooling action, with a view to its evacuation.
  • the box comprises, directed towards the capstan a wall, onto which opens the coolant supply pipe, arranged so as to direct and distribute the coolant in space, constituting the cooling zone between it and the turns of wire wound on the capstan.
  • the box has, opening onto the space constituting the cooling zone and on either side of the distribution wall, a coolant collection and expansion chamber, projected by the pressure and the centrifugal force after its cooling action and the steam produced by the cooling, with a view to their evacuation by a pipe with which the box is provided, advantageously connected to a suction system.
  • the box is mounted so that its spacing from the capstan of the machine can be varied.
  • the box is removed from the machine, manually or by any other means such as an actuator, etc. while, during the drawing work of the machine the box is kept at a sufficient distance from the capstan so that the turns of wire stacked on the capstan do not touch the box.
  • a thin strip of coolant is thus formed between the turns of the wire and the internal distribution wall of the box.
  • the wire drawing machine comprises a capstan 1 which is presented as a cylindrical body driven in rotation by a motor 2 and a transmission 3.
  • the inner part of the capstan 4 draws the wire 4a through the die 5 placed upstream.
  • Several turns are formed on the capstan by the operator when threading the machine in order to obtain the capstan effect necessary for drawing and to cover the cooling area on the capstan.
  • the turns of wire go up along the capstan before going to the downstream drawing block, in the case of multiple drawing machines or to the devices for receiving the wire, in the case of the last block of the multiple machines or in the case of monoblock drawing machines.
  • a box 6 in the form of a circular sector and of tubular section is arranged near the bottom part of the capstan 1 and concentrically with the latter.
  • the box has, on its face facing the capstan, a wall 7 to which is brought, by one or more, pipes 8, the coolant.
  • the wall 7 is arranged so as to direct the coolant towards, and distribute it in, the space 9 formed between the wall and the turns of wire wound on the capstan 1.
  • the distribution wall 7 is of a height such that a sufficient number of turns of wire is subjected to the direct cooling effect of the thin blade of liquid introduced into the space 9, constituting the cooling zone.
  • the box has, opening onto the space 9, on either side of the distribution wall 7, a chamber 10 for collecting and expanding in which are sprayed by the pressure and the centrifugal force the liquid used for cooling and the vapor generated during cooling. These cooling residues are removed by a pipe 11 advantageously connected to a suction system (not shown).
  • the box is mounted so that its position relative to the capstan can be changed for example in view of its spacing from the capstan during threading of the machine.

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Abstract

Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler comportant un cabestan (1) exerçant une traction sur le fil (4a), passant dans une filière (5) et autour duquel 's'enroule sous forme de spires le fil tréfilé, dispositif caractérisé en ce qu'il consiste en un caisson (6) en forme de secteur circulaire et de section tubulaire placé à proximité du cabestan, alimenté en liquide de refroidissement et agencé de façon, d'une part à diriger le fluide de refroidissement vers les spires du fil enroulé sur le cabestan, d'autre part à collecter le fluide après refroidissement, en vue de son évacuation.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler.
  • La réduction de section d'un fil métallique par tréfilage, c'est-à-dire par traction à travers une filière au moyen d'un cabestan d'enroulement, comme tout procédé de déformation mécanique, engendre de la chaleur qui a pour effet d'augmenter la température du fil tréfilé et des outillages en contact avec ce fil.
  • Cet accroissement de température modifie les caractéristiques mécaniques du fil. Cette modification est d'autant plus néfaste que les fils tréfilés sont en acier à teneur en carbone plus élevée et elle fait apparaître des phénomènes de vieillissement bien connus.
  • Il en est ainsi particulièrement en ce qui concerne les machines à tréfiler du type "à sec" où le lubrifiant utilisé pour faciliter le tréfilage est un produit pulvérulent et sec n'ayant aucun rôle refroidisseur.
  • Afin de limiter l'échauffement du fil et de le maintenir dans des limites acceptables du point de vue métallurgique, les machines à tréfiler modernes sont munies de dispositifs de refroidissement du fil qui sont en gros de deux sortes : les dispositifs à refroidissement indirect et les dispositifs à refroidissement direct.
  • Le refroidissement indirect consiste à refroidir, par circulation de liquide, les outillages en contact avec- le fil, c'est-à-dire la filière et le cabestan de traction. Le temps de séjour d'une tranche élémentaire de fil dans la filière étant extrêmement court, ce refroidissement est très limité. Par contre, le cabestan permet d'emmagasiner un grand nombre de spires, augmentant ainsi la surface de contact entre le fil chaud et le cabestan refroidi. Ce refroidissement est donc plus efficace mais est limité par son principe d'échange calorifique d'une part, et par le contact purement linéaire entre le fil rond et le cabestan cylindrique d'autre part.
  • Le refroidissement direct peut être envisagé seul ou en complément du refroidissement indirect et il est de deux types :
    • - à air : un soufflage autour du cabestan crée une chemise d'air ascendant et refroidit le fil accumulé sur le cabestan. Ce procédé est fréquem- ment employé de pair avec le refroidissement intérieur par liquide du cabestan décrit ci-dessus. Il convient de noter que son efficacité est d'autant plus grande que le fil est d'un diamètre plus faible. Ces limites sont évidentes du fait de la faible chaleur spécifique de l'air. Les principaux inconvénients de cette façon de procéder sont le bruit et le brassage polluant des savons et résidus de savon de tréfilage toujours présents sur la machine,
    • - par liquide : plusieurs systèmes existent et consistent à arroser le fil pendant son parcours entre la sortie de la filière et le point de tangence avec la chasse du cabestan.
  • Ces procédés s'avèrent peu efficaces sur les machines rapides car, compte tenu du faible espace disponible, le temps de séjour du fil dans les dispositifs faisant application de ces procédés est compris entre quelques dizièmes et quelques centièmes de seconde. De plus, en cas de casse du fil, le liquide de refroidissement risque de traverser la filière et de se mélanger au savon de tréfilage situé en amont de la filière. Il faut noter également que ces procédés exigent généralement la confection de soies d'enfilage considérablement plus longues et rendent l'enfilage de la machine plus délicat.
  • Un autre procédé consiste à pulvériser depuis l'extérieur le liquide de refroidissement directement sur les spires de fil accumulées sur le cabestan, ce qui permet d'obtenir une exposition plus longue du fil au refroidissement. Un-tel procédé serait efficace mais les ruissellements et centrifugations de liquide et l'atmosphère humide environnant la machine ne sont pratiquement pas acceptables.
  • La production d'une machine à tréfiler étant une fonction de sa vitesse, les tréfileurs recherchent des machines de plus en plus rapides, mais comme l'échauffement est également une fonction directe de la vitesse, on se heurte à un problème difficile à résoudre.
  • Ce problème est résolu, conformément à l'invention, en plaçant à proximité de la partie basse du cabestan et concentriquement à ce dernier, un caisson de refroidissement en forme de secteur circulaire et de section tubulaire, alimenté en liquide de refroidissement et agencé de façon, d'une part, à diriger le fluide de refroidissement vers les spires du fil enroulé sur le cabestan, d'autre part, à collecter le fluide, après son action de refroidissement, en vue de son évacuation.
  • Suivant une caractéristique de l'invention, le caisson comporte, dirigée vers le cabestan une paroi, sur laquelle débouche la canalisation d'amenée du liquide de refroidissement, aménagée de façon à diriger et répartir le fluide de refroidissement dans l'espace, constituant la zone de refroidissement compris entre elle et les spires de fil enroulé sur le cabestan.
  • Suivant une autre caractéristique de l'invention, le caisse présente, ouvrant sur l'espace constituant la zone de refroidissement et de part et d'autre de la paroi de répartition, une chambre de collecte et de détente du liquide de refroidissement, projeté par la pression et la force centrifuge après son action de refroidissement et de la vapeur produite par le refroidissement, en vue de leur évacuation par une tuyauterie dont est muni le caisson, avantageusement reliée à un système d'aspiration.
  • Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le caisson est monté de façon à ce que l'on puisse faire varier son écartement du cabestan de la machine.
  • C'est ainsi qu'afin de faciliter le remplissage initial, en fil, du cabestan le caisson est écarté de la machine, manuellement ou par tout autre moyen tel que vérin, etc... alors que, pendant le travail de tréfilage de la machine le caisson est maintenu à une distance du cabestan suffisante pour que les spires de fil empilées sur le cabestan ne touchent pas le caisson. Il se forme ainsi une lame mince de liquide de refroidissement entre les spires de fil et la paroi interne de répartition du caisson. Un réglage judicieux des débits d'alimentation et d'aspiration ainsi que l'effet de pompe créé par la rotation du cabestan tournant devant le caisson fixe évitent les fuites latérales de liquide.
  • Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, d'une de ses formes possible de réalisation. Il est bien précisé qu'il s'agit uniquement d'un exemple et que toutes autres dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention.
  • Au cours de cette description on se réfère aux dessins ci-joints qui montrent :
    • Fig. 1 une vue schématique en élévation d'une machine à tréfiler munie du dispositif suivant l'invention,
    • Fig. 2 une vue en coupe à échelle agrandie, par un plan transversal, de ce dispositif,
    • Fig. 3 une vue en plan de ce dispositif.
  • Ainsi qu'on le voit sur la Fig. 1, la machine à tréfiler comporte un cabestan 1 qui se présente comme un corps cylindrique entraîné en rotation par un moteur 2 et une transmission 3. La partie intérieuredu cabestan 4 tire le fil 4a à travers la filière 5 placée en amont. Plusieurs spires sont formées sur le cabestan par l'opérateur lors de l'enfilage de la machine afin d'obtenir l'effet cabestan nécessaire au tréfilage et de couvrir l'aire de refroidissement sur le cabestan. Au fur et à mesure du tréfilage, les spires de fil montent le long du cabestan avant d'aller au bloc de tréfilage aval, dans le cas des machines à tréfiler multiples ou aux appareils de réception du fil, dans le cas du dernier bloc des machines multiples ou dans le cas des machines à tréfiler monobloc.
  • Conformément à l'invention, un caisson 6 en forme de secteur circulaire et de section tubulaire est disposé à proximité de la partie basse du cabestan 1 et concentriquement à ce dernier. Le caisson présente, sur sa face tournée vers le cabestan, une paroi 7 à laquelle est amené, par une, ou plusieurs, canalisations 8, le liquide de refroidissement. La paroi 7 est aménagée de façon à diriger le liquide de refroidissement vers, et le répartir dans, l'espace 9 formé entre la paroi et les spires de fil enroulé sur le cabestan 1.
  • La paroi 7 de répartition est d'une hauteur telle qu'un nombre suffisant de spires de fil est soumis à l'effet de refroidissement direct de la lame mince de liquide introduite dans l'espace 9, constituant la zone de refroidissement.
  • Le caisson présente, ouvrant sur l'espace 9, de part et d'autre de la paroi de répartition 7, une chambre 10 de collecte et de détente dans laquelle sont projetés par la pression et la force centrifuge le liquide ayant servi au refroidissement et la vapeur engendrée pendant le refroidissement. Ces résidus de refroidissement sont évacués par une tuyauterie 11 reliée avantageusement à un système d'aspiration (non représenté).
  • Le caisson est monté de façon à ce que sa position par rapport au cabestan puisse être modifiée par exemple en vue de son écartement du cabestan pendant l'enfilage de la machine.
  • --En outre, si, par suite d'une disposition incorrecte des spires de fil sur le cabestan, un croisement de fil se produisait en amont du caisson, un moyen tel que galet 12, touche ou doigt, solidaire du caisson, provoque le recul de ce dernier afin d'éviter le contact fil-caisson.
  • Bien entendu l'invention n'est en aucune façon limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, mais peut donner lieu à de nombreuses variantes sans que ce faisant, on s'écarte de son cadre.

Claims (6)

1. Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler comportant un cabestann exerçant une traction sur le fil passant dans une filière et autour duquuel s'enroule, sous forme de spires, le fil tréfilé, dispositif caractériséé en ce qu'il consiste en un caisson (6) en forme de secteur cir- culaire et de section tubulaire placé à proximité du cabestan (1), alimenté en liquide de refroidissement et agencé de façon, d'une part à diriger le fluide de refroidissement vers les spires du fil enroulé sur le cabestan, d'autre part à collecter le fluide après refroidissement, en vue de son évacuation.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, dirigée vers le cabestan, une paroi (7) sur laquelle débouche la ou les canalisations (8) d'amenée du liquide de refroidissement aménagée de façon à diriger et répartir le liquide de refroidissement dans l'espace (9) constituant la zone de refroidissement, compris entre elle et les spires de fil sur le cabestan.
3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (6) présente, ouvrant sur l'espace (9), de part et d'autre de la paroi (7) une chambre de collecte et de détente (10) du fluide de refroidissement, projeté par la pression et la force centri- fuge après son action de refroidissement, ainsi que de la vapeur produite par le refroidissement, en vue de leur évacuation par une tuyauterie (11) dont est muni le caisson, avantageusement reliée à un système d'aspiration.
4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisa en ce que la hauteur de la paroi (7) est choisie de façon à soumettre à l'effet de refroidissement un nombre optimal de spires de fil.
5. Disposttif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (6) est monté de façon à ce que l'on puisse faire varier son écartement du cabestan (1) de la machine, notamment en vue de l'enfilage de cette dernière.
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson comporte un moyen tel que galet (12), agissant sur le montage du caisson de façon à l'écarter du cabestan dans le cas d'une anomalie d'enroulement du fil sur le cabestan se traduisant par une surépaisseur. anormale de la couche de fil enroulée sur le cabestan.
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